As Alterações da Paisagem de Nanoscale Podem Produzir o Fio do Quantum Que Leva a Corrente sem Dissipação

Published on October 26, 2012 at 7:35 AM

Na fronteira científica relativamente nova de isoladores topológicos, os físicos teóricos e experimentais têm estudado as superfícies destes materiais originais para introspecções no comportamento dos elétrons que indicam algum muito un-elétron-como propriedades.

Em isoladores topológicos, os elétrons podem comportar-se mais como fotão, ou partículas da luz. O engate é aquele fotão desiguais, elétrons tem uma massa que jogue normalmente um papel de definição em seu comportamento. No mundo da física quântica, aonde os materiais diários tomam em propriedades surpreendentes e às vezes surpreendendo, os elétrons na superfície exterior destes isoladores comportam-se e olham-se uncharacteristically como a luz.

Estas propriedades originais piqued os interesses dos cientistas que vêem as aplicações futuras nas áreas tais como a computação de quantum e o spintronics, ou outros reinos enraizados na manipulação de propriedades eletrônicas. O desafio adiantado 2 aqueles pesquisadores é começar a compreender algumas regras à terra simples para controlar estes materiais.

Os pesquisadores da Faculdade de Boston relatam que a colocação de ondinhas minúsculas na superfície de um isolador topológico projetado do telluride do bismuto modula eficazmente elétrons assim chamados de Dirac assim que fluem em um caminho que espelhe perfeitamente a topografia da superfície do cristal.

O Professor Adjunto da Física Vidya Madhavan e o Professor Adjunto da Física Stephen Wilson relatam na edição em linha actual de Comunicações da Natureza que a microscopia de varredura da escavação de um túnel é capaz de revelar as características destas ondas minúsculas como aumentam e caem, permitindo os pesquisadores de desenhar uma conexão directa entre as características das ondinhas e a modulação das ondas através da superfície de material.

Em vez do comportamento caótico, os elétrons fluem em um trajecto que espelhe a superfície do composto do metal, a equipe relatam “em uma estrutura eletrônica Ondinha-Modulada intitulada articled de um isolador 3D topológico.”

“O Que nós descobrimos somos que os elétrons respondem belamente a esta dobra da superfície de material,” disse Madhavan, director de projecto.

Faça Tão harmoniosa as ondas fluem através das ondinhas - colocadas aproximadamente 100 nanômetros distante - que os pesquisadores dizem que umas alterações mais adicionais do “da paisagem nanoscale” do cristal poderiam produzir bastante controle para produzir um fio de uma dimensão do quantum capaz de levar a corrente sem a dissipação.

A superfície rippled parece exercer o maior controle e correr menos risco de criar imperfeições do que outros métodos, tais como a introdução dos entorpecentes químicos, usados nas tentativas de modular o fluxo dos elétrons na superfície de outros isoladores topológicos, os pesquisadores encontrados.

Madhavan disse que a equipe teve que provocar os elétrons, que colocam calma sobre o superfície-estado do isolador, bem como a superfície vítreo de um lago imperturbado. A equipe interrompeu os elétrons introduzindo as impurezas, que tiveram um efeito similar àquele de deixar cair uma pedra em um lago calmo. Esta provocação produziu ondas dos elétrons que se comportam como ondas da luz enquanto viajam os caminhos que espelham os contornos criados no cristal.

“Nós não esperamos os elétrons seguir a topografia,” disse Madhavan. “A topografia impor um potencial sinusoidal em cima das ondas. As ondinhas criam esse potencial dando aos elétrons uma paisagem para seguir. Esta é uma maneira possivelmente de manipular estes elétrons em isoladores topológicos.”

Source: http://www.bc.edu/

Last Update: 26. October 2012 08:50

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